污水管線滲漏誘發(fā)地面下陷數(shù)值分析

姬 建，夏嘉誠(chéng)，張哲銘，張 童，李 圣

(1.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100055)

地面下陷是指地面由于地下物質(zhì)移動(dòng)、強(qiáng)度降低等因素而發(fā)生局部漸進(jìn)下陷或急劇下沉甚至坍塌的現(xiàn)象[1]。近年來，有關(guān)城市地面下陷的事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅了市政基礎(chǔ)設(shè)施、道路交通以及路面行人的安全。地面下陷的誘發(fā)因素有很多，胡聿涵等[2]對(duì)國(guó)內(nèi)路面坍塌案例進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，指出有55%的路面塌陷事故均是由管線破損滲漏引起的。Ji等[3-4]在研究地下淺埋管線腐蝕破壞及服役壽命預(yù)測(cè)問題時(shí)指出，管線在服役階段會(huì)受到各種因素的影響，城市地區(qū)淺埋管線腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致帶病運(yùn)行。由于我國(guó)在早期鋪設(shè)的給排水管線質(zhì)量較差，并且管線埋深較淺，經(jīng)常受到各種類型的荷載及擾動(dòng)，導(dǎo)致地下埋管發(fā)生破損、開裂和滲漏現(xiàn)象，并最終導(dǎo)致地面下陷甚至坍塌。由于地下管線隱蔽性強(qiáng)，破損滲漏發(fā)生后水體滲流侵蝕的過程難以觀測(cè)，因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者多采用室內(nèi)試驗(yàn)以及數(shù)值模擬的方法針對(duì)地下管線滲漏造成地面塌陷問題進(jìn)行研究。

張成平等[5]利用自行設(shè)計(jì)的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，通過不同工況模擬研究了有壓給水管線滲漏水位置以及管內(nèi)水壓力變化對(duì)地面塌陷的影響規(guī)律，得到了泄漏范圍越大將導(dǎo)致地面沉降值及沉降范圍越大，滲漏水范圍會(huì)隨著滲漏時(shí)間、滲漏點(diǎn)位置、管線水壓力的變化而變化等結(jié)論；張小玲等[6]利用DEM-CMD耦合數(shù)值模型，建立了細(xì)觀數(shù)值模擬的力學(xué)模型，定性地描述了有壓給水管線發(fā)生滲漏時(shí)造成地面下陷過程的演化規(guī)律，并得到地表塌陷模式在有壓給水管線滲漏條件下呈圓錐形變化的結(jié)論；王越林等[7]將Fluent中的滲流場(chǎng)導(dǎo)入PFC3D的方式，從細(xì)觀角度研究了無壓地下管線裂縫尺寸和裂縫位置對(duì)地面沉降的影響。Cui等[8]利用基于耦合的DEM-LBM計(jì)算模型預(yù)測(cè)了有壓給水管線發(fā)生破損滲漏時(shí)地面可能的下陷范圍以及下陷形狀。

Karoui等[9]通過室內(nèi)試驗(yàn)，研究了污水管線開裂造成的地面沉降問題，并指出地下水流向、滲漏點(diǎn)周圍的水力梯度和土體強(qiáng)度是導(dǎo)致地面沉降的主要因素；Ali等[10]利用室內(nèi)模型試驗(yàn)?zāi)M因地下污水管線滲漏引起的地表沉降，試驗(yàn)考慮了土壤類型、水流大小以及滲漏位置對(duì)地表沉降的影響，并指出地層土壤類型是造成地表沉降的主要原因，最后建立了回歸模型對(duì)地面風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行預(yù)測(cè)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者較多關(guān)注有壓給水管線泄漏對(duì)地面道路沉陷的影響。但Zaman等[11]指出，因?yàn)榫哂袧B漏量在初期較小導(dǎo)致難以探測(cè)、滲漏發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)、滲漏影響范圍較大等特點(diǎn)，污水管線發(fā)生的小型滲漏可能對(duì)地面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性危害更大，因此有必要研究污水管線泄漏對(duì)地面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。另外，李夢(mèng)姿等[12-13]采用各自改進(jìn)的雙應(yīng)力狀態(tài)變量的非飽和土強(qiáng)度模型來模擬非飽和土過渡為飽和土?xí)r，因強(qiáng)度降低導(dǎo)致的地面下陷現(xiàn)象，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，但由于各自改進(jìn)的模型中存在較多難以準(zhǔn)確獲得的參數(shù)，不利于在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用，因此，需要用一種新的形式來反映土體強(qiáng)度隨飽和度的變化關(guān)系。

本文針對(duì)城市污水管線滲漏造成的地面下陷現(xiàn)象，采用數(shù)值模擬手段對(duì)不同埋深的污水管線滲漏造成的影響進(jìn)行研究，分析污水管線在破損范圍不斷擴(kuò)大的情況下，滲漏水體在地層中的擴(kuò)散規(guī)律以及不同管線埋深對(duì)地面穩(wěn)定性造成的影響。

1 滲流與土體強(qiáng)度衰減耦合模型

1.1 非飽和土強(qiáng)度模型

對(duì)于同一種土體，當(dāng)外界條件相同時(shí)，飽和度的改變會(huì)引起土體抗剪強(qiáng)度的變化，非飽和土的基質(zhì)吸力在其中發(fā)揮著重要作用。為了較為準(zhǔn)確地描述非飽和土的這種性質(zhì)，F(xiàn)redlund等[14]提出了非飽和土雙應(yīng)力狀態(tài)變量抗剪強(qiáng)度公式：

τ=c′+(σ-ua)ftanφ′+(ua-uw)ftanφb

(1)

式中：c′——有效黏聚力；ua——破壞面上的孔隙氣壓力；(σ-ua)f——破壞面上的凈法向應(yīng)力狀態(tài)；uw——孔隙水壓力；(ua-uw)f——破壞面上的基質(zhì)吸力；φ′——與凈法向應(yīng)變量相關(guān)的內(nèi)摩擦角；tanφb——抗剪強(qiáng)度與基質(zhì)吸力之間關(guān)系的變化速率。由式(1)可知，非飽和土雙應(yīng)力狀態(tài)變量抗剪強(qiáng)度公式是對(duì)飽和土強(qiáng)度公式的修正，因此式(1)也稱修正Mohr-Coulomb公式。圖1為Fredlund等[14]提出的非飽和土抗剪強(qiáng)度包絡(luò)面模型，該包絡(luò)面為一平面且在縱軸剪應(yīng)力上的截距為c′，斜率tanφb是一常數(shù)。

Gan等[15]指出，對(duì)于非飽和土的黏聚力，Mohr-Coulmb破壞包絡(luò)面和剪應(yīng)力-基質(zhì)吸力平面有一相交線，該相交線的方程可表示為

c=c′+(ua-uw)ftanφb

(2)

式中：c——考慮基質(zhì)吸力影響的黏聚力；c′——當(dāng)凈法向應(yīng)力與基質(zhì)吸力均為0時(shí)，引申的Mohr-Coulmb破壞包面與剪應(yīng)力軸的截距。當(dāng)基質(zhì)吸力為0時(shí)，該截距即為有效黏聚力，即飽和狀態(tài)時(shí)的黏聚力。

將式(2)代入式(1)可將經(jīng)典的非飽和土強(qiáng)度理論與傳統(tǒng)的Mohr-Coulmb強(qiáng)度理論統(tǒng)一起來，得到土體由非飽和狀態(tài)過渡到飽和狀態(tài)的土體廣義強(qiáng)度公式：

τ=c+(σ-ua)ftanφ′

(3)

1.2 考慮滲流與土體強(qiáng)度衰減的耦合計(jì)算模型

利用式(3)來反映土體強(qiáng)度隨飽和度升高而衰減的現(xiàn)象。由于ABAQUS在描述土體屈服所采用的Mohr-Coulomb準(zhǔn)則在滲流計(jì)算時(shí)無法反映飽和度變化對(duì)土體強(qiáng)度參數(shù)產(chǎn)生的影響，進(jìn)而使土體強(qiáng)度衰減的現(xiàn)象，因此需將土體強(qiáng)度參數(shù)衰減模型與理想彈塑性模型相結(jié)合來反映飽和土強(qiáng)度衰減現(xiàn)象。

在ABAQUS中實(shí)現(xiàn)土體強(qiáng)度隨飽和度的升高而衰減，設(shè)置土體廣義強(qiáng)度模型是通過USDFLD子程序?qū)崿F(xiàn)的。在研究非飽和土抗剪切強(qiáng)度時(shí)，許多強(qiáng)度公式含有基質(zhì)吸力等難以量測(cè)的物理項(xiàng)，使得這些公式不能得到廣泛運(yùn)用。因此，相關(guān)學(xué)者開展了一系列室內(nèi)試驗(yàn)來確定土體抗剪強(qiáng)度隨含水量(飽和度)變化的經(jīng)驗(yàn)公式，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較為滿意的結(jié)果[16-18]。蔡瑞卿[18]通過對(duì)黏性土進(jìn)行大量的室內(nèi)試驗(yàn)得到了土體有效強(qiáng)度參數(shù)與含水量w之間的經(jīng)驗(yàn)公式：

(4)

該經(jīng)驗(yàn)公式得到的黏聚力和內(nèi)摩擦角隨含水量的變化形式與文獻(xiàn)[16-17]形式相似，具有較高的可信度。因此，針對(duì)黏性土的一般性質(zhì)并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)該耦合計(jì)算模型中土體孔隙比e為0.7，土顆粒相對(duì)密度ds=2.7。根據(jù)飽和度Sr與含水量w的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

(5)

將式(5)代入式(4)得到土體有效強(qiáng)度參數(shù)與飽和度之間的經(jīng)驗(yàn)公式：

(6)

強(qiáng)度參數(shù)與飽和度的函數(shù)關(guān)系如圖2所示。

圖2 強(qiáng)度參數(shù)隨飽和度變化關(guān)系Fig.2 Relationship between strength parameters and saturation

式(6)的適用范圍應(yīng)與室內(nèi)試驗(yàn)的情況接近，即土體類型為黏性土，土體飽和度在0.4～1.0之間。在USDFLD子程序中，將每一計(jì)算步得到的土體單元飽和度數(shù)據(jù)賦值給場(chǎng)變量，再將土體強(qiáng)度指標(biāo)與場(chǎng)變量按式(6)的關(guān)系進(jìn)行設(shè)定，即可實(shí)現(xiàn)土體強(qiáng)度指標(biāo)在流固耦合計(jì)算過程中更新的效果，達(dá)到土體強(qiáng)度隨飽和度升高而衰減的目的。

2 數(shù)值模擬方法

為了研究污水管線破損滲漏情況下對(duì)地面穩(wěn)定性的影響，采用ABAQUS 6.14軟件對(duì)因管線滲漏造成土體強(qiáng)度弱化現(xiàn)象進(jìn)行模擬，結(jié)合不同的埋設(shè)深度進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并探究滲漏水體在地層中的擴(kuò)散規(guī)律以及在土體強(qiáng)度逐漸喪失的條件下地面穩(wěn)定性情況。

根據(jù)污水管線設(shè)計(jì)規(guī)范，管線最小覆土深度應(yīng)根據(jù)外部荷載、管材強(qiáng)度等條件設(shè)定，在車行道下管線最小埋深不得小于0.7 m，應(yīng)根據(jù)各地實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)。因此，對(duì)于模型幾何條件的設(shè)置，將污水管線的基礎(chǔ)埋深設(shè)定為1 m，并改變不同管線埋深，參照鄒昌喜等[19]的研究，將污水管線直徑設(shè)為500 mm且保持不變。為了便于計(jì)算，將地層簡(jiǎn)化為均一的非飽和地層，按照平面應(yīng)變問題進(jìn)行處理。土體屈服準(zhǔn)則采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，由于研究主要針對(duì)城市地下排水管線滲漏引發(fā)的地面下陷問題，因此管線選擇城市地下排水管線多選用的混凝土管線，土體選用城市道路下常見的粉質(zhì)黏土。模型材料參數(shù)見表1，其中內(nèi)摩擦角和黏聚力均是在飽和度為0.5時(shí)根據(jù)式(6)得到。

表1 模型材料參數(shù)

為了減小邊界效應(yīng)對(duì)計(jì)算分析區(qū)域的影響，將模型尺寸設(shè)定為30 m×15 m，將網(wǎng)格設(shè)置為四邊形單元，對(duì)管線周邊網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，模型共5 414個(gè)節(jié)點(diǎn)，5 262個(gè)單元。模型采用位移邊界條件，模型兩側(cè)約束x方向位移，模型底部約束x、y方向位移，模型頂部為自由面。在管線上方10 m范圍內(nèi)設(shè)置有20 kPa的均布荷載，用來模擬路面車輛荷載。模型幾何尺寸以及網(wǎng)格劃分效果如圖3所示。

圖3 有限元模型示意圖Fig.3 Schematic diagram of finite element model

多數(shù)學(xué)者在研究管線滲漏時(shí)，均假定管線的滲漏破損區(qū)域不變并以持續(xù)的水壓向外滲漏，而實(shí)際上一旦管線破損口發(fā)生滲漏，由于其周圍處于非常薄弱的狀態(tài)[20]，破損口會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生擴(kuò)張現(xiàn)象，導(dǎo)致破損范圍擴(kuò)大。為了模擬管線破損滲漏且破損范圍逐漸擴(kuò)大的效果，根據(jù)污水管線設(shè)計(jì)規(guī)范，管徑在500～900 mm之間的污水管線，其最大設(shè)計(jì)充滿度為0.7。因此針對(duì)本文所采用的管線尺寸，污水管線內(nèi)水面最高位于管線中心以上100 mm，角度大約為22°，具體如圖4所示。

圖4 污水管線滲漏示意圖(單位：mm)Fig.4 Leakage diagram of sewage pipeline (unit: mm)

采用孔壓約束條件模擬管線滲漏。由于污水管線屬于低壓管線，其內(nèi)部水壓不得超過100 kPa。鄭源等[21]指出，孔口滲漏壓力與破損范圍成正相關(guān)，因此將初始孔口滲漏壓力設(shè)為50 kPa，滲漏位置選擇在管線右側(cè)壁中部，滲漏時(shí)間為7 d；隨后破損范圍向上、下各擴(kuò)展10°，孔口滲漏壓力達(dá)60 kPa，滲漏時(shí)間為7 d；最后破損范圍繼續(xù)向上、下擴(kuò)展10°，其中上部接近最高設(shè)計(jì)水位，孔口滲漏壓力達(dá)到70 kPa，滲漏時(shí)間為5 d。

根據(jù)蔡瑞卿[18]的研究成果，選擇VGM模型作為該類非飽和土的SWCC曲線，同時(shí)根據(jù)一般路基土體所處的環(huán)境，將模型中土體的初始飽和度設(shè)定為0.5。

3 結(jié)果與分析

3.1 污水管線滲漏條件下土中水體擴(kuò)散規(guī)律

根據(jù)不同的滲漏時(shí)間觀察滲漏水體在地層中的擴(kuò)散形式，了解滲漏發(fā)生后受影響的土體區(qū)域，有助于判斷污水管線滲漏可能造成的地面下陷范圍以及下陷量的大小。圖5為當(dāng)污水管線發(fā)生滲漏破壞且破壞范圍逐漸擴(kuò)大時(shí)，不同滲漏時(shí)間土體飽和度的變化情況。

圖5 飽和區(qū)域隨滲漏時(shí)間的發(fā)展云圖Fig.5 Development of saturated area with leakage time

由圖5可知，在污水管線發(fā)生滲漏且破損范圍逐漸擴(kuò)大的情況下，污水管線周圍土體含水率不斷提高，土體飽和區(qū)域以滲漏位置為起點(diǎn)向四周持續(xù)擴(kuò)散。在污水管線發(fā)生滲漏19 d后，如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并干預(yù)，管線上方約10 m范圍的地面土體將全部變?yōu)轱柡屯?。由于土體從初始狀態(tài)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)時(shí)抗剪強(qiáng)度下降明顯，很容易導(dǎo)致地面下陷、失穩(wěn)，對(duì)地面的穩(wěn)定性、地上結(jié)構(gòu)物甚至人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成影響。

確定地面飽和區(qū)范圍有助于更好地了解由于污水管線滲漏造成地面沉降的大致影響區(qū)域，因此有必要研究地面飽和區(qū)的發(fā)展過程。圖6為埋深1 m時(shí)，地面飽和區(qū)范圍隨時(shí)間的發(fā)展規(guī)律。

圖6 地面飽和區(qū)范圍隨滲漏時(shí)間的發(fā)展Fig.6 Development of saturated area in ground surface with leakage time

由圖6可知，在滲漏發(fā)生的第1天內(nèi)地面土體處于非飽和狀態(tài)，并未形成飽和區(qū)；滲漏發(fā)生的第2天，由于土體內(nèi)部滲流通道的發(fā)展，地面開始出現(xiàn)飽和區(qū)，隨后飽和區(qū)不斷擴(kuò)展；滲漏發(fā)生第8天時(shí)，地面飽和區(qū)突然擴(kuò)大至5 m，并且隨著滲漏時(shí)間的推移，飽和區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大并在第14天時(shí)飽和區(qū)范圍擴(kuò)展至7 m；在滲漏發(fā)生的第15天，飽和區(qū)范圍再次突變，并在19 d后擴(kuò)展至10.2 m。從圖6可以看出，污水管線滲漏形成的地面飽和區(qū)范圍隨滲漏時(shí)間以近似線性方式擴(kuò)展，隨著破損范圍的擴(kuò)大，地面飽和區(qū)范圍會(huì)發(fā)生突變，并且相應(yīng)的擴(kuò)展速率也將提高，因此考慮管線破損范圍的發(fā)展是有必要的。

為了探究污水管線埋深與飽和區(qū)的關(guān)系，研究了管線埋深從1 m變化到5 m時(shí)，地面飽和區(qū)的發(fā)展情況(圖7)。從圖7可以看出，隨著污水管線埋深的增加，地面開始出現(xiàn)飽和區(qū)的時(shí)間延后。這主要是由于污水管線埋深增加導(dǎo)致滲徑增長(zhǎng)，滲漏水體到達(dá)地面的時(shí)間必然增加。當(dāng)污水管線埋深為2 m時(shí)，地面飽和區(qū)范圍最大，滲漏發(fā)生19 d后可達(dá)11 m；除埋深為2 m的工況外，地面飽和區(qū)范圍與污水管線埋深近似呈反比關(guān)系，管線埋設(shè)越深，地面飽和區(qū)范圍越小，當(dāng)埋深為5 m時(shí)，滲漏發(fā)生19 d后地面飽和區(qū)范圍僅為1 m埋深對(duì)應(yīng)范圍的55%，表明埋設(shè)較淺的污水管線滲漏造成的影響范圍較大，而埋設(shè)較深的污水管線滲漏則較為隱蔽，產(chǎn)生的影響范圍較小。

圖7 污水管線埋深對(duì)地面飽和區(qū)發(fā)展的影響Fig.7 Influence of buried depth of pipelines on development of saturation area of ground surface

3.2 污水管線滲漏對(duì)地面穩(wěn)定性的影響

為了反映在路面荷載作用下，土體由于污水管線滲漏從非飽和狀態(tài)過渡為飽和狀態(tài)強(qiáng)度降低進(jìn)而導(dǎo)致地面逐漸下陷的現(xiàn)象，利用FORTAN語言編寫了USDFLD子程序，將土體強(qiáng)度參數(shù)與飽和度的函數(shù)關(guān)系在ABAQUS有限元模型中實(shí)現(xiàn)。

圖8為污水管線埋深為1 m時(shí)地表沉降量與滲漏時(shí)間的關(guān)系。從圖8可以看出，隨著滲漏時(shí)間的發(fā)展，雖然路面荷載保持不變，但由于污水管線周圍土體逐漸從非飽和狀態(tài)過渡為飽和狀態(tài)，土體強(qiáng)度降低，使得地面隨著滲漏時(shí)間的推移而逐漸下陷；并且由于污水管線滲漏位置的不對(duì)稱，造成地面沉降趨勢(shì)的不對(duì)稱，這可能比均勻的地面沉降產(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果。表2為污水管線正上方土體因污水滲漏導(dǎo)致地表濕陷的情況。

圖8 污水管線埋深為1 m時(shí)地表沉降量與 滲漏時(shí)間的關(guān)系Fig.8 Relationship between surface subsidence and leakage time with buried depth of 1 m

表2 污水管線正上方土體濕陷量

從表2可以看出，隨著滲漏時(shí)間增長(zhǎng)，滲漏量不斷加大，土體飽和度逐漸提升，土體強(qiáng)度不斷降低，加劇了地面的下陷程度；雖然最后滲漏階段只持續(xù)了5 d，但由于破損范圍的擴(kuò)大，其產(chǎn)生的下陷速度明顯高于前兩階段，造成了顯著的地面下陷，這也說明考慮破損范圍隨滲漏的發(fā)展不斷擴(kuò)大是很有必要的。同時(shí)，隨著污水管線埋深的增加，管線滲漏造成的地面下陷量不斷增大，地面穩(wěn)定性不斷降低。這主要是因?yàn)楣芫€埋深越大，滲漏水體向上滲流至地表的距離越遠(yuǎn)，地面下受影響的土體范圍越大，因此地表將產(chǎn)生更大的下陷量，更容易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外地鐵施工量測(cè)數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)，將地表最大濕陷量為30 mm設(shè)定為地表失穩(wěn)的判據(jù)，圖9為不同埋深的污水管線發(fā)生滲漏時(shí)，地表安全系數(shù)隨滲漏時(shí)間的變化。

圖9 地表安全系數(shù)與滲漏時(shí)間的關(guān)系Fig.9 Relationship between safety factor of ground surface and leakage time

由圖9可知，不同污水管線埋深對(duì)應(yīng)的地表安全系數(shù)在滲漏發(fā)生的前10 d內(nèi)變化明顯，埋深越淺其安全系數(shù)越大。埋深為1 m的污水管線對(duì)應(yīng)的地表安全系數(shù)明顯高于其他埋深條件下的地表安全系數(shù)，并且在研究時(shí)間內(nèi)，地表安全系數(shù)均大于1，地面結(jié)構(gòu)相對(duì)比較穩(wěn)定。埋深為2～5 m的污水管線在滲漏后期所對(duì)應(yīng)的地表安全系數(shù)差別不大，在滲漏發(fā)生的第15～19 d內(nèi)，不同埋深管線對(duì)應(yīng)的地表安全系數(shù)相繼小于1，按照選擇的失穩(wěn)判據(jù)可認(rèn)為地表已經(jīng)失穩(wěn)，并且埋深越淺地表發(fā)生失穩(wěn)的時(shí)間越晚。同時(shí)，這也反映出污水管線等小壓力管線的滲漏存在隱蔽性、滲漏從發(fā)生到失效的周期較長(zhǎng)、失效時(shí)造成的影響較大等特點(diǎn)。

4 結(jié) 論

a.污水管線發(fā)生滲漏時(shí)，由于其初始規(guī)模較小，形成的影響范圍比較有限。隨著破損范圍的擴(kuò)大以及時(shí)間的增長(zhǎng)，管線滲漏將在地面以下形成大面積飽和區(qū)，降低土體強(qiáng)度，影響地面穩(wěn)定性。

b.污水管線埋深不同，滲漏造成的影響范圍也不盡相同：管線埋深5 m時(shí)，滲漏造成的影響范圍最??；管線埋深2 m時(shí)，滲漏造成的影響范圍最大。

c.將地面最大沉降量為30 mm作為地面失穩(wěn)判據(jù)，比較不同埋深污水管線對(duì)應(yīng)的地面穩(wěn)定性隨滲漏時(shí)間的變化關(guān)系。污水管線埋深為1 m時(shí)，地面始終保持穩(wěn)定，埋深為2～5 m時(shí)，地面穩(wěn)定性在滲漏后期差別較小，在滲漏發(fā)生15～19 d內(nèi)，各埋設(shè)深度的污水管線對(duì)應(yīng)的地表安全系數(shù)由深至淺依次小于1，地面發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

綜上所述，污水管線發(fā)生滲漏與給水管線發(fā)生滲漏對(duì)地下土體飽和區(qū)的發(fā)展、地面穩(wěn)定性的影響是有很大差別的。當(dāng)?shù)叵挛鬯芫€的埋深不同時(shí)，周邊地面受到的影響范圍、地面穩(wěn)定性隨滲漏時(shí)間的變化情況亦有差別。這為今后地面塌陷檢測(cè)和預(yù)防工作提供了很好的思路，除了關(guān)注給水管線的滲漏外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)污水管線的檢查力度。通過對(duì)地面飽和度等參數(shù)進(jìn)行反分析，可對(duì)地面失穩(wěn)問題進(jìn)行提前預(yù)判，為城市道路安全管理提供參考。